静电除尘范文

静电除尘范文（精选11篇）

静电除尘 第1篇

1 原理

电除尘器是利用强电场使气体电离, 由于强电场的作用而使气体电离, 气流中的尘粒与自由电子、负离子碰撞而结合在一起, 达到粉尘荷电, 最后在电场力的作用下, 粉尘将会从气体中被分离出来, 达到除尘效果。利用静电使粉尘分离须两个基本条件:一是存在使粉尘荷电的电场;二是存在使荷电粉尘颗粒分离的电场。一般的静电除尘器采用荷电电场和分离电场合一的方法, 放电机的金属棒接高压直流电源的负极, 集电极接地为正极。如图1所示。

电除尘器比较多, 常用的有管式和板卧式两种。板卧式电除尘器由若干个独立的单元 (电场) 组成。管式电除尘器, 是将金属圆筒作为集电极。在管心悬挂一根金属线作为放电级, 称作电晕线。我们做的是管式电除尘器, 如图2所示。

2 设计过程

我们的目的是制作一个四级管式电除尘器, 并能观察到每级的除尘效果。在实验中我们使用了长形PVC塑料管, 直角PVC三角管, 玻璃管, 铜棒, 铜管, 绝缘体圆片, 电源线, 直流高压电源等设备。铜棒的长度大概是38cm左右, 直径5mm左右, 用来做电晕极, 接高压电源的负极。铜管的长度大概是35cm左右, 厚度为2mm, 内径为37mm, 用来做集电极, 接高压电源的正极。PVC管长度为3 8 c m, 内径为38mm, 恰好可以外套住铜管。一方面可以用来绝缘;另一方面可以用来固定铜管。绝缘体圆片的直径和PVC管等长, 中间有个圆孔, 让铜棒探出, 用于接导线。而集电极的引线我们是贴在铜管上面, 然后在直角三角管边上开个小孔, 将线引出来, 然后再用胶水将孔封住。玻璃管外径等于PVC管的内径, 套在三角管内, 可以用来观察每级的除尘效果。图3为设计图。图4为实物图。

3 结果和讨论

静电除尘的原理是什么 第2篇

静电是由原子外层的电子受到各种外力的影响发生转移，分别形成正负离子造成的。任何两种不同材质的`物体接触后都会发生电荷的转移和积累，形成静电。人身上的静电主要是由衣物之间或衣物与身体的摩擦造成的，因此穿着不同材质的衣物时“带电”多少是不同的。

静电的危害和防治

转炉煤气干法静电除尘器 第3篇

【关键字】煤气 干法静电除尘器 干法除尘系统

【中图分类号】TF341 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0014-01

干法和湿法是现代转炉煤气的两大除尘净化手段，干法净化手段源自德国，即LT法；湿法净化手段主要源自日本的OG法。龙钢210t转炉除尘系统的投入使用标志着干法除尘工程的顺利完成。此工程采用转炉煤气干法除尘工艺系统，这种工艺不仅实现了灰尘收集循环利用以及煤气回收，其还具备高效节能、低投入等特点。炉煤气干法除尘工艺能将灰尘排放量控制在10mg/Nm3内，除尘效率高达99%，其具备良好的经济效益和社会效益。在本文，笔者将详细介绍龙钢转炉煤气干法的施工工艺，以及静电除尘器的结构和特点。通过比较干法与湿法的除尘效果，得出一个结论是转炉煤气干法静电除尘器是现代化炼钢转炉中最有效的除尘手段之一。

一、干法除尘的工艺以及流程

（一）干法除尘净化系统的构成成分

干法除尘净化系统的组成部分相当多，主要的构成成分包括火炬、煤气冷却器、切换站、轴流风机、静电除尘器、链式输送机以及蒸发冷却塔等。

（二）干法除尘的流程

转炉煤气→煤气回收系统标准部件（此时的转炉煤气温度降至850-1000℃）→蒸汽冷却塔（采取高压蒸汽将水雾化后进行冷却转炉煤气，此时30%-40%的粉尘会沉降，由输送机输送至粗粉烟尘仓）→静电除尘器（收集剩余的60%-70%的粉尘，由链式输送机输送至细粉仓）→排出煤气。

经净化后得到的煤气，不合格的煤气经火炬装置被放散；合格的煤气将会经煤气冷却器降温至70-80℃，再由加压机加压并与混合煤气管网并网投入社会使用。干法除尘净化系统选取自动转炉与控制的方式。关于烟仓里的粉尘，将其加湿后进行重烧结处理。

二、静电除尘器的结构与特点

（一）静电除尘器的结构

静电除尘器的结构

由图可知，静电除尘器的结构装置包括壳体、钢支柱、外部梯楼、平台、内部走台、阴极部分、阳极部分、收尘极板、阴极电晕线、振打方式、刮灰系统、输灰系统、润滑系统、氮封系统以及其他辅助系统。

装置的主要部分有：气流分布板、环梁、筒体、锥形进出风口、保温箱、防爆门、拉链机槽体等。

（二）静电除尘器的结构特点

1.静电除尘器的结构主要选用的是圆筒形壳体、锥形进出气口。气流经进口分布板后柱塞状进入四大电场，该结构的设置理由是能够降低装置爆炸的概率，而且电场一旦出现爆炸事故，当压力增至某一高度，装置的自恢复式泄爆阀会自动开启进行泄压作业，从而保障了装置内部设备的安全。静电除尘系统设置的环形梁结构以及圆筒形壳体确保了设备的抗热、抗变形以及强度更高。

2.严格遵照圆筒形壳体设计静电除尘器的内部结构件。电场相同极间的距离应该设置为400毫米，并且选取B8线作为一电场的阴极线，V25线作为二、三场的阴极线。选取ZT24形的阳极板。阴阳极清灰的振打方式也要有严格的要求，静电除尘器的阳极选用的是侧部挠臂捶振打，而阴极选用的是顶部凸轮提升振打方式。在装置的壳体下部装置有扇形刮灰设备，用于收集阴阳极的粉尘，并将灰尘置入装置下方的链式输送机。

（三）龙钢除尘系统工艺及工艺设备参数

通过以上测试结果显示，龙钢的煤气干法除尘工艺技术非常成功。干法除尘系统中静电煤气除尘效果相当好，完全符合我国环保排放的标准。干法除尘技术应该在各大企业得到推广和应用，借此实现社会的和谐、环境的保护以及经济的健康持续发展。

五、总结

干法除尘系统的运行符合炼钢工艺的实际变化情况。各大企业应该积极应用干法除尘技术，经相关数据显示，该除尘法具备除尘效率高、综合运行费用低、能源回收利用率高等优势，而且干法除尘技术还具有一大优势，那就是可以部分或全部补偿转炉炼钢过程中的能耗，从而实现企业转炉低能炼钢或负能炼钢的目标。干法除尘的实践证明，今后除尘技术发展的方向就是干法除尘技术。在炼钢生产中，其将会被逐步得到推广和应用。

参考文献：

[1]李海波.转炉煤气静电除尘器[A].第十一届全国电除尘学术会议论文集[C].2005.

[2]张春生，白艳明，刘斌.DDS系统及转炉煤气干法静电除尘器[A].第十二届中国电除尘学术会议论文集[C].2007.

[3]陈明.100t转炉煤气干法净化回收系统国产化的成功应用及改进[A].首届转炉节能减排技术交流会论文集[C].2009.

[4]陈明.100 t转炉煤气干法净化回收系统国产化的成功应用及改进[A].第七届中国钢铁年会论文集[C].2009.

[5]王永刚，王建国，叶天鸿等.转炉煤气干法除尘技术在国内钢厂的应用[J].重型机械，2006，（2）

静电除尘 第4篇

我国是以燃煤为主的能源结构的国家, 煤产量已据世界第一位, 年产量达到16亿吨以上, 201年将达到25亿吨。中国当前的大气污染物中, 粉尘的71%来自煤的燃烧。截止到2010年从排放量来看, 电站锅炉粉尘排放量约3800吨/年, 其中2700万吨是由煤燃烧产生的, 而25%是电站排放的。由此引发的环境问题日趋严重, 为了给人类的生存和繁衍创造一个良好的环境, 随着经济的发展和科学技术的提高, 电除尘器以除尘效率高开始广泛推广使用。特别是300MW及以上机组普遍采用。随着科学技术的不断进步, 人们对控制环境污染的认识有新的提升, 已经不再只是注重锅炉烟尘浓度的排放, 而是提出了一个新的环保理念, 即称为“环保设备”。

一、静电除尘器的工作原理

是由金属构件组成的电极系统, 即放电极 (阳极) , 在放电极上加负电压后能在异极之间产生极不均匀电场, 当电场电压升到足够高, 即放电极附近的电场强度达到足够大时, 周围的气体被电离, 电离后气体中存在着大量的电子和离子。这些电子和离子使进入电场的烟气中的尘粒荷电, 绝大多数荷负电, 在电场力的作用下, 带负电荷的尘粒趋集于收尘极, 带正电的尘粒趋向于放电极。尘粒达到电极后释放出电荷, 然后依靠分子引力和剩余的静电力吸附在电极上。当此类尘粒积聚到一定厚度时通过振打装置的振打作用, 尘粒被其惯性力从电极表面剥离下来落入灰斗, 收尘过程即告完成, 这一过程是连续而高速进行的。

二、烟气温度对除尘效率的影响

粉尘的比电阻是决定电除尘器除尘效率高低的一个主要因素。飞灰比电阻值偏高, 是影响电除尘器效率的关键因素, 如何提高高比电阻灰的电除尘效率是一大难题。飞灰比电阻与烟气温度有关, 其峰值根据煤灰特性出现在121℃~232℃之间, 在232℃以上时, 飞灰的比电阻与绝对温度成反比, 与烟气成份无关;而在低于121℃时, 飞灰比电阻与绝对温度成正比, 并与烟气的湿度和其他成分有关。

粉尘的比电阻可看成由两个并联的电阻组成, 其中一个为体积比电阻, 即通过粉尘内部导电呈现的电阻, 一个为表面比电阻, 即通过粉尘表面导电呈现的电阻, 组成粉尘的各种成分的导电性能决定了粉尘体积比电阻大小, 组成粉尘的各种物质的导电性能受温度影响显著, 当温度较高时, 粉尘内传导电流的离子与电子将获得更大的能量使粉尘层的导电能力升高, 体积比电阻下降。运行中变化的烟气温度对比电阻的影响较大, 图1为粉尘比电阻与温度的关系, 是比较典型的燃煤锅炉粉尘比电阻随温度变化的曲线。

由图1可以看出, 粉尘比电阻最高对应的温度, 与锅炉设计的排烟温度比较接近 (正常情况下排烟温度为130℃~150℃, 如丰鹤2600MW电厂一期锅炉设计排烟温度为150℃, 二期锅炉设计排烟温度为133℃) , 这也说明了电厂中粉尘比电阻的重要性。

一般要求烟尘的比电阻在104~1012欧姆/厘米为最佳, 我厂燃用煤种的比电阻低, 只要保证电除尘器入口温度在135℃~140℃之间, 就能降低比电阻 (ρ) 值。ρ<104欧姆/厘米, 引起二次飞扬, 除尘效率下降, ρ=104~1010欧姆-厘米, 除尘效率最高, ρ1012欧姆/厘米, 收尘效率下降, ρ>1012欧姆-厘米, 除尘效率趋于恶化。

表面导电则是决定于气体成分中的湿度与导电物质。其导电机理是烟气中的冷凝物质 (在相对较低温度下会凝结成露) , 在粉尘表面形成了导电层。所以适当的湿度会降低粉尘比电阻, 有利于提高除尘效率。

温度和湿度除了影响比电阻, 还会通过影响电场V-I特性来影响电除尘器的运行效果, 当气体的温度上升时, 气体分子密度下降, 负离子向电极驱进速度就会因与中性分子碰撞机会的减少而增加, 使放电极的负离子密度降低, 负离子对放电极附近电场的作用削弱。在同样电压下, 其电晕电流就要增加, 对除尘有利。当烟气中水分子较多时, 因为水气分子产生一种负离子, 大于空气分子, 与电子碰撞的机会较多, 使电子在电场中加速的平均自由行程缩短, 即电离不易发展。水气负离子因质量大, 其驱进速度小于气体负离子, 使得电场空间中负电荷分布密度增加, 电场更趋均匀, 击穿电压升高, 这样, 在同样电压下, 电场的最大工作电流就会得到提高, 对提高除尘效率是很重要的。

在实际运行中, 电除尘器入口温度降低 (低于120℃) , 粉尘表面吸附水蒸汽和其他化学导电物质, 形成一层导电薄膜, 比电阻值降低。电除尘器入口温度升高 (高于130℃) , 导电能力增加, 比电阻值下降。我厂锅炉设计排烟温度139℃, 由于锅炉负荷、煤质、燃烧等工况变化使得排烟温度降低;随着环境温度的变化排烟温度也有不同的变化, 加上后部烟道 (电除尘器入口) 漏风, 特别是冬季锅炉的排烟温度就更低于设计温度139℃, 特别是锅炉的吹灰和空气预热器的吹灰影响排烟温度, 由于排烟温度的降低使得烟气含尘量水分增加, 灰尘容易粘结在阴极线和阳极板上, 不容易振打下来。如果电除尘器内温度长期低于102℃的烟气露点温度, 不但造成除尘效率下降更会对电除尘器及尾部烟道造成严重腐蚀。

另外, 当电除尘器入口温度在90℃~150℃范围时, 水分对各种矿物粉尘的比电阻值影响很大, 比电阻值随湿度的增加而减少。电除尘器入口烟气中水蒸气含量按照7.195%左右设计。经过空气压缩机压缩后的压缩空气中水分子以过热蒸汽的形式存在, 水分子的含量约 (10~40) g/m3, 随着压力的降低水分子变为饱和状态, 一般压缩空气的露点低于环境温度5℃~20℃, 大量的压缩空气进入电除尘器将增加电除尘器入口烟气中水蒸气含量。我厂电除尘器干排灰系统, 全部采用大仓泵式压缩空气干灰输送系统, 多少都会加重电除尘器的漏风。每台电除尘器下设有仓泵10台, 仓泵在互相切换时, 仓泵内及管道的余压均排入电除尘器, 由于我厂使用的输送气源含水量比较高 (冷干机、干燥塔效果不明显) , 排入电除尘造成灰尘二次飞扬, 由于含水的原因造成灰在极板、极线上粘结, 从而大大地降低了电除尘器的除尘效率。

三、结语

排烟温度影响粉尘的比电阻和电场的伏安特性, 继而影响到静电除尘器的收尘效率。通过调整锅炉燃烧改变排烟温度可以达到锅炉效率和电除尘器除尘效率的双最佳, 实现粉尘的达标排放。

摘要：随着国民对可持续发展要求的提高, 国家对环境保护越来越重视, 目前《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003版已经由国家环境保护总局发布, 第3时段烟尘允许排放浓度由原标准的200mg/Nm3降为50mg/Nm3。随着国家对环境保护的进一步重视, 节能减排要求的提出, 对电除尘器的要求越来越高, 电除尘器已被称为电厂的“第四主机”。如何提高电除尘器的收尘效率已成为电厂的重中之重。而锅炉排烟温度与电除尘器的除尘效率有较大关系, 实践证明调整排烟温度可以使电除尘器达到最佳的除尘效率。

直筒式旋风脉冲静电除尘器性能研究 第5篇

摘要：实验研究了电压、入口粉尘浓度和入口风速对直筒式旋风脉冲静电除尘器除尘效率的影响,测定了在不同入口风速下除尘器的`分级效率.结果表明,脉冲供电能显著提高除尘器的除尘效率和分级效率,在脉冲电压为80 kV、入口粉尘质量浓度为5.0 g/m3N、入口风速为7～10 m/s时,除尘效率在99%以上,并在实验的基础上分析了脉冲供电下除尘器的除尘机理.作 者：董冰岩 谢文涓 江小华 Dong Bingyan Xie Wenjuan Jiang Xiaohua 作者单位：董冰岩,江小华,Dong Bingyan,Jiang Xiaohua(江西理工大学环境与建筑工程学院,江西,赣州,341000)

谢文涓,Xie Wenjuan(江西理工大学机电工程学院,江西,赣州,341000)

低压省煤器对静电除尘影响的分析 第6篇

摘要：山东里彦发电有限公司为降低排烟温度在锅炉尾部新上低温省煤器，投运后除尘指标收到了意想不到的效果，该技术适合所有的锅炉特别是循环流化床锅炉节能改造、粉尘治理。

关键词：低温省煤器 粉尘治理

0 引言

《山东省火电厂大气污染物排放标准》规定：自2017年1月1日起，现有火力发电锅炉及燃气轮机组执行的排放浓度限值标准如下：

烟尘<20mg/m3；

2014年，国家环保部门又提出燃煤机组要达到燃气机组环保标准，即烟尘排放限5mg/m3。

山东里彦发电有限公司在#5炉大修时增设低压省煤器，彻底解决机组排烟温度过高的问题，提高机组效率。通过近期的运行和性能试验测试，除尘指标收到了意想不到的效果。

1 改造原因

#5锅炉100%ECR工况下设计排烟温度为136.1℃，锅炉设计效率为91.84%。实际运行表明2013年#5的年平均排烟温度为160℃左右，夏季工况排烟温度甚至超过175℃，严重降低了锅炉运行的安全性及经济性。因此进行了旨在利用烟气余热进行节能改造。

2 改造方案

锅炉低压省煤器本体安装于空预器出口至除尘器入口的两个竖直烟道内，受热面采用了分组布置的方式，每个烟道内布置三个换热管箱，低压省煤器传热元件采用H型翅片管，低压省煤器内凝结水与烟气换热呈逆流布置。低压省煤器管内冷却水与主凝结水成并联布置。其进水取自#6低加出口，经升压泵增压后进入低压省煤器入口集箱，吸收烟气热量后汇入出口集箱，沿回水母管汇入#4低加出口母管。为保证低压省煤器进水温度稳定，在低省进回水母管间设计有再循环管。

低压省煤器热力系统图见附图一。

3 改造效果

3.1 依据锅炉运行情况，增设低压省煤器系统后，除尘器入口烟温控制100℃左右，烟气温度下降约67℃。

3.2 除尘器进口温度降低67℃，烟气体积流量减少18%，飞灰比电阻下降，电场风速降低有利于提高除尘效率；同时烟温降低，烟气粘滞性变小，粉尘颗粒在烟气中驱进速度提高，有利于提高除尘器收尘效率。

#5除塵器入口烟温由167降低至100℃，粉尘浓度从79mg/nm3下降至26.4mg/nm3，除尘效率提高了0.2%。

改造前，由于除尘器进口烟温较高，影响了除尘效率，达不到环保要求30mg/m3。改造后烟尘排放浓度达标，符合国家环保要求。

4 对静电除尘器除尘效果的影响分析

排烟温度对除尘效率的影响体现在以下四个方面：

①排烟温度升高，使烟气量增大（排烟温度每升高10℃，烟气量增加约3%），烟气流速提高，烟气在除尘器中处理时间缩短，降低了收尘效率。

②排烟温度升高，使电场击穿电压下降（烟温每升高10℃，电场击穿电压下降约3%），收尘效率下降。

③排烟温度高，粉尘比电阻增大，易形成反电晕，造成除尘效率下降。当排烟温度在150℃左右时，粉尘的比电阻最高，电除尘器更易出现低电压、大电流的反电晕现象，造成除尘效率下降。

④烟温高会使气体的粘滞性变大，导致烟尘颗粒在烟气中的驱进速度减缓，造成除尘效率下降。

5 运行继续调整的空间

因建设低压省煤器的初衷是节能降耗，做科研时考虑到可能对烟尘治理有益，但是并没有将该项指标作为重点，通过近期的运行和性能试验测试，除尘指标收到了意想不到的效果。

但是，因运行时间短，低压省煤器运行分工属主机主控室操作，静电除尘器运行属灰燃运行专业操作，双方沟通、协调并不好，对烟尘指标的调整还没有达到精细化水平。相信通过运行调整的提高，低压省煤器对调节烟尘排放指标的控制仍有提高的空间，并建议从如下方面着手：

5.1 根据运行煤种和烟气实际运行压力，计算烟气水露点温度，预留足够的安全余量（10℃左右即可），既确保安全，又达到经济最佳性能，对除尘更有利。

5.2 严格监控入炉煤收到基硫含量，若煤的含硫量变化，及时调整低压省煤器的进口水温及出口烟温，防止发生低温腐蚀及堵灰的同时，确保排烟温度和除尘指标更优。

参考文献：

[1]DL/T904-2004《火力发电厂技术经济指标计算方法》.

[2]《锅炉机组热力计算标准方法》.

[3]ASMEPTC4.1《锅炉机组性能试验规程》.

[4]闫维平.洁净煤发电技术[M].北京：中国电力出版社，2001.9.

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静电除尘装置的增效节能改造 第7篇

某公司锅炉静电除尘采用德国鲁奇公司的高压静电除尘装置。该装置已运行近30年,在运行过程中曾多次出现电场输出故障,导致收尘效果不佳。近年来,随着环保要求的日益提高,工业企业锅炉烟气排放标准也更加严格。为彻底解决锅炉烟气达标排放治理问题,根据公司设备实际情况,决定以B炉静电除尘装置为试点进行改造。

1 设备概况

B炉额定蒸发量为225t/h,设计煤种为王庄矿半无烟煤,额定排烟温度为210℃,烟尘比电阻为2.91012～5.51012Ωcm。B炉静电除尘装置入口烟尘浓度实测折算值为31.2g/m3,设计处理烟气量为256 852m3/h,电场有效长度为12.96m,有效高度为12.25m,风速为0.938m/s,设计除尘效率不小于99.35%。近年来,由于多次出现电场输出故障导致的静电除尘装置停运现象,且可控硅调压电源电场输出特性不好,因此日常运行中静电除尘装置收尘效果不佳。

2 方案论证

为降低静电除尘装置改造成本,减少投资和运维成本,从能效出发,提出以下几种方案。

(1)改变电源。

分析静电除尘原理可知,改变供电电源、增加电场输出场强是在本体不作大改动情况下的最有效的提高收尘能效的方法。

(2)增加电场。

以增加收尘面积为原则,增加电场数、除尘装置有效宽度及高度也是改善静电除尘装置效能的有效手段。此方案的优点是在增加电场数可满足排放的条件下,高压电源及控制柜可独立增设,对原供电系统改动较少;缺点是现场需有充分的场地用来建设电场,同时需安排锅炉停车以便施工,总体上该方案经济性不高。

(3)改为袋式除尘。

袋式除尘改造需拆除静电除尘装置内部的阴阳极构件及槽板,拆掉高压变压器等,并在其壳体内布置布袋及脉冲清灰系统,在其外壳顶部增设净气室,将其改造为袋式除尘装置。与静电除尘装置相比,袋式除尘装置的优点是除尘效率不受含尘质量浓度、颗粒分散度及烟尘比电阻等的影响;缺点是改造费用较高,且需停运锅炉一段时间。

综合考虑锅炉运行情况及经济效益,决定采用第一种方案,同时对电场内部的极板间距略作改动,以最小的代价换取最大的效益。

3 改造措施

为了提高静电除尘装置除尘效率,降低烟尘排放浓度,提高设备运行的稳定性、可靠性及自动化程度,并且实现微机控制,在大修期间对该静电除尘装置实施了改造。

3.1 电场供电电源改造措施

结合当下电源技术的发展状况,并依据供电电源对除尘效果的影响分析,决定采用EHC智能型高频电源替代传统的可控硅电源。与工频电源相比,高频电源可增大电晕功率,从而提高电场内粉尘的荷电能力。高频电源在纯直流供电方式下,电压波动小、电晕电压高、电流大、火花控制特性好,仅需很短时间(小于25μs,而工频电源需10 000μs)就可检测到火花发生并立刻关闭供电脉冲,因此可提高电场的平均电压、除尘效率。

改造后,在运行过程中,还可不断调节高频电源的输出电压、输出电流。为实现对高频电源火花频率的控制,采用了基于嵌入式系统技术的静电除尘电源控制器。静电除尘控制系统采用微处理器控制,使用DSP的ADC模块对母线电压、高频电源输出电压、高频电源输出电流进行采样,随着工艺状况的变化能自动跟踪临界闪络电压,使高频电源工作在接近临界闪络电压,并自动跟踪设定火花频率。当火花频率高于设定最大值时,静电除尘控制系统通过反馈电路将信号反馈给控制电路进行脉宽调制,使电压降低,从而实现对火花频率的闭环控制。

在静电除尘装置的收尘过程中,由高压电场电离产生的带电离子只有极少部分能被烟气粉尘吸附,用于粉尘收集,其余绝大部分在电场内做了无效的空气电离。高频电源正是在此基础上建立起来的新一代静电除尘装置供电电源,它采用现代高频开关电力电子技术,通过工频交流直流高频交流高频脉动直流的能量转变形式,供给高压电场幅度、宽度及频率均可调整的电流脉动。高频电源可提高30%幅度的电晕电压和70%以上幅度的有效电晕电流,从而增加了电场内部粉尘的荷电能力,提高了除尘效率。另外,高频电源能根据静电除尘装置的工况提供最合适的电压波形,在保证烟尘带有足够电荷及去除率的前提下,大幅减少静电除尘装置电场供电能耗。

3.2 极板间距改造措施

对静电除尘装置作进一步研究和试验证实,当灰尘有较高的电阻时,在极间施以高频电源,并采用宽极板间距,静电除尘装置收集灰尘的效果会远好于传统间距的静电除尘装置。在B炉三电场的改造中,将极板间距由传统的300mm增至450mm后,电场的工作电压、工作电流明显提高,反电晕和电晕闭锁现象减少,细微烟尘的捕集得到强化,电场工作效率提高。

3.3 振打清灰装置改造措施

将阴极振打由垂直形式改为水平形式,同时通过高低压联锁控制实现降电压振打功能,明显提高了振打效果和除尘效率。将放电极振打由垂直形式改为水平形式,一机带动一层振打,提高了振打冲击力,继而提高了振打效率。另外,集尘极与放电极振打电机由原来的0.04kW提高到0.55kW;用行星摆线减速机替代原谐波减速机驱动;阴极振打轴由原只摆动一定角度变成360°转动;集尘极振打锤径由原60mm变为70mm;放电极振打锤径由原50mm变为60mm;砧板两侧用6mm厚钢板补强,以提高设备强度。

振打系统采用DHEP微机控制器实现降电压振打功能,在振打运行的同时,将电场内的二次电压和电流降低,以减小甚至关闭电场力的作用,因此在振打时,吸附在极板和极线上的特别细的高比电阻粉尘易被振落。使用降电压振打功能后,极板上的积灰明显减少,有效降低了反电晕的产生,提高了除尘效率,同时可显著延长电除尘器的使用寿命。

此次改造在把供电电源更换为高频电源的同时,对电场的振打装置及漏风点也进行了处理。通过这些措施,极大地改善了静电除尘装置内部的电场特性,使其能够高效运行。

4 改造效果

(1)使用高频电源对静电除尘装置实施改造,提高了捕集高比电阻粉尘和细微粉尘的能力。改造完毕后,对静电除尘装置进行了空载升压试验,二次电压最高可达80kV,二次电流最大可达2 400mA,可见供电质量有了明显改善。带负荷运行后,各电场运行参数稳定,热态运行参数比改造前大幅改善,静电除尘装置可靠性明显提高。改造后,锅炉烟尘排放浓度低于排放标准,达到50mg/Nm3,远小于改造前的200mg/Nm3。

(2)此次改造选用的EHC型高频电源采用紧凑型设计,可安装于除尘装置顶部,不但可节省配电室空间,减少二次电缆的使用,而且由于配有液晶触摸人机界面,因此就地可完成开停机、设定参数、查看各种运行参数等功能,操作方便。

(3)原可控硅整流模式的静电除尘器,在净化烟气的同时其自身也有很大的电能消耗,而高频电源由于转换频率可达40kHz,因此具有高达93%以上的电能转换效率。在电场需要相同功率的情况下,高频电源可比传统可控硅电源减少20%输入功率,节能效果明显。

5 结束语

扩大静电除尘装置容量或增加静电除尘装置数量,不仅花费大量资金,需停运锅炉一段时间,而且占用大量场地空间。而改造供电设备,将原可控硅电源更换为高频电源,只需改造电除尘器本体1/3的费用就可达到目的,甚至只在末电场采用高频电源,除尘效果就有明显改善。B炉静电除尘装置经高频改造后,锅炉烟尘排放不良状况得到彻底改变,排烟含尘量由200mg/m3降到50mg/m3,远低于国家排放标准。B炉静电除尘装置高频改造的成功实施为后续锅炉除尘装置的改造提供了依据。

摘要：为解决老工业企业锅炉静电除尘装置除尘效率低下问题,对其实施了高频改造,改造后锅炉静电除尘装置除尘效率得到明显提高。

静电除尘 第8篇

冶金企业的烧结、球团、燃煤锅炉等工序, 通常采用干式静电除尘器进行烟气的除尘处理, 但由于设备运行使用水平有差异, 静电除尘器的实际除尘效率并不高, 甚至无法达到设计要求的排放指标。

另一方面, 目前很多企业在干式静电除尘器后, 又配置了湿式脱硫系统。有些企业过于依赖湿式脱硫塔自身的喷淋除尘功能, 对前道除尘工序维护不足, 造成烟气进入吸收塔时的粉尘含量超过100mg/m3。这些超量的含氧化铁粉尘一方面和钙离子络合, 降低了脱硫效率, 另一方面加剧了吸收塔内设备的磨损, 这也是实际使用中, 很多企业湿法脱硫后的烟气粉尘浓度仍超过排放指标的原因。

随着国家对节能减排工作的不断深入, 环保标准已不断提高, 排放监督也愈发严格。国家环保部颁布的GB28662—2012《钢铁烧结球团工业大气污染物排放标准》中, 烧结、球团排放限值为:粉尘50mg/m3, SO2浓度200 mg/m3, NOx浓度300 mg/m3。而在重点控制区, 排放限值进一步降低为:粉尘40mg/m3, SO2浓度180mg/m3。具体执行过程中, 山东、山西、河北、江苏、福建等省市自行制定的标准更加严格, 如山东提出烧结、球团、燃煤锅炉的排放标准要求为:2015年粉尘30mg/m3, 2017年粉尘20 mg/m3, 2019年粉尘10 mg/m3。因此, 现有或新建的干式电除尘器设施, 包括配套湿法脱硫后, 均要考虑适应粉尘浓度为10~20mg/m3的深度除尘排放标准。燃煤锅炉甚至要考虑将来适应粉尘浓度为5~10mg/m3的超低排放标准的要求。

1 干式静电除尘器改造技术

对现有干式静电除尘器进行改造, 是常见的快速提高除尘设施效率, 达到深度除尘要求的方法, 目前已经工业化的主要改造技术如下:

1.1 电除尘扩容改造技术

电除尘扩容改造的常用方法有三种:一是将原有除尘器加高;二是增加电场;三是将侧部振打方式改为顶部振打方式, 或三种方法结合应用。其改造主要原理, 是将原有电除尘的流道面积增大, 增大烟气与极板的接触面积, 减缓烟气的流速, 以增加烟气粉尘荷电捕集的时间, 提高除尘效率。

电除尘扩容改造是最常见的改造方法, 一般情况下由于场地和设备外壳限制, 多采用除尘器加高, 增加电场方式进行, 如国电丰城电厂的电除尘器, 采用了加高和侧部改顶部振打的改造方法, 将原有三电场除尘器改为四电场除尘器。国电谏壁电厂11#, 12#机组甚至采用6电场、7电场扩容改造静电除尘器。但就实际效果而言, 很多只是能将原来烟气粉尘排放浓度从100mg/m3以上, 降低到50~100mg/m3左右, 对于原本烟气流速较高的场合, 除尘效率提升并不明显, 达到50 mg/m3以下深度除尘效果相当困难。

1.2 微细粉尘静电凝聚技术

微细粉尘静电凝聚技术是近年来提出的一种利用不同极性放电, 导致粉尘颗粒负荷不同电荷, 进而在湍流输运和静电力共同作用下使粉尘颗粒凝聚变大的技术。该技术的应用, 不仅可提高除尘器的除尘效率, 降低除尘器本体体积及制造成本, 还能减少微小颗粒的排放。试验结果表明粉尘颗粒凝聚效果显著。颗粒中位径的凝聚效率在凝聚前后中位径增大的百分数高达30.7%~120%, 可提高除尘效率0.21%~0.76%。

该技术主要优势是除尘器本体体积占地较小, 但没有解决静电除尘器二次振打扬尘、烟气流速较高等问题, 因此提升的除尘效率有限, 也鲜有能够实现深度除尘效果的应用案例。

1.3 低低温电除尘技术

低低温电除尘技术由日本三菱和日立公司开发, 已在日本有近20年成功使用经验, 其主要原理是采用汽机冷凝水与热烟气换热的原理, 将进入电除尘器的烟气温度降低到90℃左右的酸露点温度以下, 利用烟气中的SO3冷凝成硫酸雾, 并附着在粉尘上, 从而大幅度降低粉尘的比电阻, 消除反电晕现象, 从而提高除尘效率。试验数据表明, 烟气温度每降低10℃, 电场击穿电压将上升2.3%, 除尘效率与烟气温度的关系如图1所示。

另一方面, 烟气温度的降低, 也使得烟气量减少, 减缓了烟气流速, 增加了粉尘在电场中的停留时间, 比集尘面积提高, 提升了除尘效率。

低低温电除尘技术在节能方面有着优势, 因为其回收的烟气热量用于锅炉冷凝水的升温时, 可节约煤耗。而烟气温度的降低, 也能够减少后续湿法脱硫系统的水耗及系统风机的电耗。也有采用烟气换热器将烟气热量用于对脱硫除尘后的烟气进行再加热的方式, 以提高烟囱扩散效果。

低低温电除尘技术应用中存在的问题有:燃煤灰硫比 (D/S) 一般要求在100以上, 以确保硫酸雾完全被粉尘吸附, 避免酸露点温度以下时, 烟气中硫酸雾对设备的腐蚀, 因此对于高硫、低灰煤种, 需要慎重考虑。

另外低低温电除尘器对于烟气换热温度控制要求范围比较严格, 一方面只有烟气温度降低到90℃左右的酸露点以下时, 气态SO3才能转化为液态硫酸雾粘附在粉尘上, 提高粉尘比电阻。但当烟气温度低于85℃时, 除尘灰流动性会变差, 影响灰的收集, 同时带来积灰斗和人孔门的腐蚀问题。粉尘比电阻的下降, 也带来了粉尘与极板的粘附力下降, 除尘器振打时的二次扬尘有所增加。

从应用效果来看, 日本投运的低低温电除尘器超过20个电厂, 国内已投运的浙能集团嘉华、台二、温州电厂, 华能集团榆社、长兴电厂, 大唐集团宁德电厂等, 均达到了低低温静电除尘器出口粉尘浓度20mg/m3的效果。

1.4 移动极板技术

移动极板电除尘技术从日本引进, 其和固定静电除尘机理完全相同。最大的区别是采用旋转的刷子清理极板上的粉尘, 保持收尘极板的清洁, 防止反电晕的发生, 能有效地解决高比电阻粉尘的收集, 不采用传统的振打清灰方式, 从而减少了二次扬尘。

具体原理如图2所示。

国外已有几十台燃煤锅炉采用移动极板电除尘器, 在国内, 燃煤电厂目前已有多台燃煤锅炉采用移动极板除尘器技术, 例如常州广源热电厂75t/h燃煤锅炉, 广东南海电厂130t/h燃煤锅炉, 包头第三电厂300 MW燃煤机组, 包头第一电厂300 MW燃煤机组, 达旗达拉特电厂300 MW燃煤机组, 华电句容电厂1000 MW机组等。但该技术在国内电厂应用的时间不长, 还缺少配套且成熟的操作和检修规程。就笔者参与的中铝集团中州铝厂热电8套燃煤机组使用情况, 由于国内设备制作水平、设备维护经验的缺乏, 其投运的多套移动极板除尘设施, 容易出现因冷热变形造成设备的卡阻故障, 实际使用效果仍难以达到国外同类设备水平。

1.5 机电多复式双区电除尘器技术

常规的单区电除尘器的荷电和收尘在同一区段进行, 很难兼顾荷电和收尘都达到最好的状态。对于高比电阻粉尘, 由于在收尘板上粉尘的电荷难释放, 沉积到一定厚度的尘层上产生一定的压降, 导致尘层间气隙击穿而发生反电晕现象, 使除尘效率大大下降;而对于低比电阻粉尘, 当它一旦达到收尘极板不仅立即释放电荷, 且因静电感应获得与收尘极板同极性的正电荷, 若正电荷形成的排斥力大得足以克服粉尘的粘附力, 则已经沉积在收尘极上的粉尘会重返气流, 最后可能被气流带走, 使除尘效率大大下降。

机电多复式双区电除尘器的特点是将收尘与荷电的过程分开, 避免互相影响。新型的机电多复式双区电除尘器的结构将荷电和收尘过程分开, 而且采用连续的多个小区复式配置, 同时荷电和收尘采用分开的电源供电。在400mm极距条件下, 运行电压可达80kV, 大大强化了收尘效果, 使各区段的电气运行条件最佳化, 以适应高比电阻和低比电阻粉尘的收集, 防止高比电阻反电晕现象的发生及低比电阻粉尘的反弹。这种电除尘器还可以通过不同的供电方式 (比如采用高频电源或间歇供电) , 合理调整振打周期及电气参数, 使其在最佳状态下工作, 以达到防止或延缓反电晕现象的产生, 提高除尘效率。

在电除尘器的后电场采用双区电除尘结构捕集微细粉尘、高比电阻粉尘或高飞灰可燃性粉尘, 对提高除尘效率, 保证出口排放低于50 mg/m3以下是比较有效的。

该技术比较成熟, 对安装和调试的要求也比较严格, 已在国内的300 MW机组和600 MW机组得到成功应用。

1.6 新型电源电除尘器技术

高频高压开关电源是电除尘器高压供电的新动向, 具有重量轻、体积小、结构紧凑、三项负压对称、功率高等特点。高频电源输出直流电压比工频电源平均电压高约20%, 电流提高近一倍, 从而提高电除尘器效率 (一般认为粉尘排放浓度降低30%) 。

高频电源特别适合于在前电场应用, 由于前电场烟尘浓度较高, 大量的粉尘需要快速负荷上电荷。配上高频电源, 在提高前电场电压近10kV的情况下, 提高了近一倍的电流, 粉尘荷电效率大幅提高, 避免了因粉尘浓度高而产生的电晕封闭;有助于后电场提高电压电流, 也有助于电场T/R的提效运行, 从而提高整体除尘效率。 (有资料介绍, 前电场的出灰量可增加25%~30%) 。

高频电源也特别适合于由于燃煤变化引起的烟气量增加、电场烟气流速过高情况下的电除尘器改造。目前智能中频变频电源、高效脉冲电源也开始在电除尘改造中得到应用。但目前业绩极少, 技术成熟度、稳定性和可靠性有待时间验证。

1.7 电袋复合除尘器技术

电袋复合除尘器是电除尘器与袋式除尘器的有机组合, 它的最大优点是不受煤种和粉尘特性的影响, 保持高效的除尘效率, 但更换电袋的工作量仍然比较大, 费用较高。电袋复合除尘器的特点在于含尘气体进入除尘器后, 可通过电场除去70%~80%的粉尘, 减少了后部袋式除尘单元的负荷, 大大降低了滤袋的清灰频率, 延长了滤袋的使用寿命。

电袋复合除尘器适应于各种煤种, 正常情况下出口排放浓度能够满足≤30mg/m3的要求。

由于电场区的作用, 进入滤袋区烟气流的粉尘浓度大幅降低, 剩余的少部分细粉尘由于静电凝聚作用使滤袋表面粉层结构呈蓬松絮状, 有利于清灰, 降低了滤袋内外的压差, 正常投运的电袋复合除尘器其整体压差仅为800Pa左右。

应该注意的是:电袋复合除尘器电区在运行过程中有可能产生臭氧 (O3) , 而O3在高温下对滤袋中的PPS成分有强烈的腐蚀作用。因此要求烟气温度必须控制在150℃以内, 烟气含氧量不超过6%, 要求滤料具有耐高温、抗氧化、抗腐蚀的性能。

2 脱硫深度协同除尘技术

不管是袋式还是干式静电除尘器, 在微细粉尘的捕捉上都存在缺陷, 因此出口粉尘浓度难以控制到很低水平, 除尘器出口一般最低可控制在20mg/m3左右。

烟气经过干式除尘器后, 进入脱硫吸收塔进行湿式除尘。在逆流喷淋塔中, 烟气从喷淋区下部进入吸收塔, 并向上运动。石灰石浆液通过循环泵送至塔中布置在不同高度喷淋层的喷嘴, 从喷嘴喷出的浆液形成分散的小液滴向下运行, 与烟气逆流接触, 气流充分接触并对烟气中的SO2进行洗涤, 同时气流中的部分粉尘颗粒与液滴接触而被捕集。从喷淋塔的结构来看, 其除尘机理与湿法除尘设备中重力喷雾洗涤器相似。水与含尘气流的接触大致有水滴、水膜和气泡三种方式。因此, 湿法脱硫深度除尘主要有以下几种形式:

(1) 通过喷淋出来的液滴捕捉:在喷淋塔内, 气流中的粉尘主要靠液滴来捕集, 捕集机理主要有惯性碰撞、截留、布朗扩散、静电沉降、凝聚和重力沉降等;

(2) 增加类托盘装置:通过液柱泡沫洗涤的方式除尘;

(3) 通过除雾器对液滴的捕捉:除雾器可以在设备表面把小液滴聚集, 来实现捕捉, 如果要提高效率, 可以增加级数或者减小节距, 但会导致冲洗水量增加以及冲洗困难, 一段时间以后就会因除雾器受污染而降低效率。

以上无论哪种液滴的表面张力较大, 而微细颗粒有“气团”效应, 难以被捕捉, 所以喷淋冲洗的效率一般不高, 而且当负荷发生变化或停泵时, 效果更差;所以实际工程应用中, 都要结合几种装置综合考虑来达到协同除尘的效果。

目前脱硫协同湿式除尘主要的技术为:采用更精细的屋脊式除雾器, 保证出口液滴排放浓度<20mg/m3;改造喷淋层, 尤其是优化喷嘴的设计选型, 增加托盘;增加其它水膜除尘器等类似装置。

2.1 采用双托盘+三级屋脊式除雾器

通过在吸收塔内布置双层托盘+三级屋脊式除雾器来实现高效脱硫除尘的装置。装置以立式布置为主。

该装置主要特点如下:

a.通过设置两层托盘, 改善吸收塔内流场均匀度, 提高烟气与浆液的接触机率;增大持液层高度, 提高微细粉尘 (PM2.5) 的捕集效率;筛孔泄露的浆液捕集粉尘, 因惯性力作用, 较粗的粉尘沉入塔底部被液膜捕集, 大部分微细粉尘通过托盘, 进入泡沫层被捕集。

b.通过喷淋层烟气与浆液小液滴逆流接触, 气流中的粉尘颗粒与液滴之间的惯性碰撞、拦截、扩散、凝聚以及重力沉降等作用, 使尘粒被捕集。

c.将除雾器安装三级屋脊式除雾器 (目前进口产品已达到要求) , 除雾器出口雾滴含量小于20mg/Nm3, 以减少雾滴携带粉尘量。

2.2 采用旋流耦合器+离心管束式除雾器

引风机出口烟气进入吸收塔, 经过高效旋流耦合装置, 形成气液固三态混合, 实现高效脱硫和初步除尘, 之后烟气再经离心管束式除尘装置进一步完成高效除尘、除雾过程;离心管束式除尘装置由分离器、增速器、导流环、汇流环及管束等构成。烟气在一级分离器作用下使气流高速旋转, 液滴在壁面形成一定厚度的动态液膜, 烟气携带的细颗粒灰尘及液滴持续被液膜捕获吸收, 连续旋转上升的烟气经增速器调整后再经二级分离器去除微细颗粒物及液滴。同时在增速器和分离器叶片表面形成较厚的液膜, 会在高速气流的作用下发生“散水”现象, 大量的大液滴从叶片表面被抛洒出来, 穿过液滴层的细小液滴被捕获, 大液滴变大后被筒壁液膜捕获吸收, 实现对细小雾滴的脱除。

2.3 高效水膜除尘器+两级屋脊式除雾器

该装置采用一级屋脊式+高效水膜除尘器+二级屋脊式除雾器结构形式, 其中高效水膜除尘器由气液导向分离装置 (GLGS Gas Liquid Guide/Seperator) +水膜除尘设备 (WDE Water film De-dust Equipment) 组成。

除尘装置采用亲水性的PP材料, 布置于两层屋脊式除雾器之间, 烟气首先经过一级屋脊式除雾器, 然后通过GLGS装置实现气液分离, 其上布置除尘功能核心单元WDE, 工作用水和冲洗水经过内部循环至除雾器冲洗水箱, 新鲜的工业水补充至该水箱, 用来冲洗第一级除雾器并实现系统内水质的更新与稳定;

该装置具有主要特点如下:

a.高效的微细颗粒捕捉设备WDE。在第一级除雾器后布置WDE, 采用独家设计, 具有大开孔率, 无扰流单元, 高碰撞几率的特点。

b.采用雾化效果良好的实心喷嘴, 保证一定的冲洗强度和雾化效果。

c.对喷嘴排列形式和格栅板型式进行优化, 可保证对烟气中粉尘和液滴的清洗效果, 同时喷出的雾化水, 可以对格栅板起到最佳的洗涤作用。

d.由于一级除雾器的冲洗水排入吸收塔系统, 因此运行中需要不断的补水进入除雾器冲洗水箱, 维持水箱的PH值和水的含固量, 保证了系统的可靠运行。

2.4 三种技术的经济性比较

三种脱硫协同除尘技术经济性对比如表1所示。

从技术经济性比较来看, 以上三种技术均为脱硫除尘一体化技术, 分别有各自的特点, 但都处于工业化起步阶段, 都没有大规模推广业绩;各自的除尘机理出于商业保密很难从理论上进行有力的佐证;例如旋流耦合器+管束式除雾器湿式除尘装置技术, 在山西、重庆万州、河南的部分电厂使用中, 仍能够肉眼从烟囱排放尾迹中看到“蓝烟”现象, 因此其真实深度除尘效果有可疑猜想。

3 湿式静电除尘器技术

袋式、干式静电除尘器均适用于脱硫前的干烟气, 目前的技术只能控制到出口粉尘浓度20~50mg/m3。然而烟气在进入脱硫吸收塔进行喷淋脱硫过程中, 又会带来石膏和雾滴颗粒的夹带, 反而造成粉尘浓度的增高。因此, 若要达到5~20mg/m3深度除尘的效果, 需要在脱硫后设置湿式静电除尘器。

湿式静电除尘器工作原理为:在湿式静电除尘装置的阳极和阴极线之间施加数万伏直流高压电, 在强电场的作用下, 电晕线周围产生电晕层, 电晕层中的空气发生雪崩式电离, 从而产生大量的负离子和少量的阳离子, 这个过程叫电晕放电;随烟气进入湿式静电除尘装置内的尘 (雾) 粒子与这些正、负离子相碰撞而荷电, 荷电后的尘 (雾) 粒子由于受到高压静电场库仑力的作用, 向阳极运动;到达阳极后, 将其所带的电荷释放掉, 尘 (雾) 粒子就被阳极所收集, 在水膜的作用下靠重力自流向下而与烟气分离;极小部分的尘 (雾) 粒子本身则附着在阴极线上形成小液滴靠重力自流向下, 或通过停机后冲洗的方法将其清除。

湿式静电除尘装置处理的是脱硫后的湿烟气, 一般布置在除尘脱硫系统的尾部或后部。其与干式静电除尘器的不同点在于:

(1) 湿式静电除尘装置在饱和湿烟气条件下工作, 尘雾粒子荷电性能好, 电晕电流大, 脱除微细颗粒物和除雾效率高;

(2) 湿式静电除尘装置借助水力清灰, 没有阴、阳极振打装置, 不会产生二次飞扬, 确保出口粉尘达标;

(3) 湿式静电除尘装置对于微细颗粒以及SO3, NH3等气溶胶有很好的去除效果;使得烟羽林格曼黑度等级小于1, 烟囱出口粉尘浓度可满足最新标准中5mg/m3最严格要求。

(4) 湿式静电除尘装置不受粉尘比电阻影响, 不仅对PM2.5的去除效率高, 而且可以有效消除“石膏雨”和“大白烟”现象。

目前中国国电集团的深度除尘或超低排放改造, 全部采用湿式静电除尘技术作为保证粉尘达标排放的措施, 华能、大唐、浙能、中远投等集团的类似项目也多采用湿式静电除尘技术。为满足山东省粉尘20mg/m3的排放要求, 山东省的钢铁行业, 如济钢、莱钢、日照、西王等企业的烧结脱硫设施均加装了湿式静电除尘器。

4 结束语

静电旋风除尘器性能的研究 第9篇

关键词：旋风除尘器,性能,研究,静电

旋风除尘器被常运用于各类中小型的燃煤锅炉中, 主要的工作原理是:开始工作后, 将除尘器中的含尘烟气流的转变为封闭的涡旋烟气流, 并通过这个过程所产生的离心力将灰粒从烟气中进行有效地分离。随着我国的工业逐渐发展, 环境保护受到了重视, 工业中烟尘排放标准被提高, 大气中可吸入颗粒物的排放也受到了严格的控制。醉原始的旋风除尘器无法达到目前的烟尘排放要求。现在则需要一类能集高性能、结构简单、造价低廉为一身的新型除尘设备, 而静电旋风除尘器则正好满足了目前对除尘器的需求, 还具有较高的实用价值。本文则对静电旋风除尘器性能展开研究。

1 旋风除尘器的实验装置与测试方法

实验装置主体的切向折返式旋风器筒体的材料为2mm厚钢板, 外筒的直径为400mm, 筒体高600mm, 设置一个高为150mm, 宽为100mm的入向切口。将聚氯乙烯塑料作为排气管的主要材料, 为了提高除尘器的绝缘性能, 需要在顶盖设计一个厚度为6mm的电木板。沿着壁面设置6根直径为1mm的钢丝电晕极。整个测试系统包括了发尘和排风系统、测试系统、粉尘的荷电系统。

发尘和排风系统:通过气溶胶振动离心式发尘器进行发尘。采用滑石粉作为粉尘, 其密度为2700kg/m3, 介电常数为6.0;分散度用SA-CP2型离心式粒度分布测定仪测定。排风系统采用离心式通风机, 将风量设置为4020m3/h, 气压设置为2354Pa, 在净化后将气体排出到室外, 在本次研究中通过挡板控制风量将入口风速控制在2-15m/s范围。

测试系统:在车顶除尘器的阻力时, 采用倾斜式压差计测定。在推算各管路中的风速时, 以对入口管与出口管处的动压的测定结果作为推算的根据, 运用等速采样法对粉尘采样展开测定, 采样时间设定为5min, 分级效率根据进口及出口中的粉尘分布来计算。

粉尘的荷电系统:荷电由筒体内悬挂的电晕线电晕放电来完成。尘源控制电源提供所有的直流高压电源, 该电源的额定电压为100kv额定电流设立为10m A。

2 旋风除尘器的实验结果与分析

本次研究的主要目的是对静电旋风除尘器的除尘性能进行完全的掌握, 通过实验对性能的主要操作因素做出测定, 并找出其最佳的工况参数。此种电晕线布置的伏安特性曲线其起晕电压为10kv, 击穿电压设置为30kv。

除尘效率与电场电压的关系:在保持发尘浓度和入口风速不变的情况下, 将电压逐渐从0k V慢慢升高到25k V, 并检测每类电压的除尘效率。接着变换入口风速, 根据实验结果我们可以看出在同一风速下, 电压升得越高, 除尘效率越好。随着电场电压的升高, 也提高了筒内的电场强度, 这就可以逐渐增加饱和荷电的粒子数并加大了饱和粒子而承受的电场力, 通过这个由静电作用引起的分离速度则越来越大。所以, 在提高电场电压时, 对提高静电旋风除尘器的除尘效率有很大的意义。

除尘效率与入口风速的关系:将入口浓度与施加电压保持不变, 逐渐开始增大入口的风速。在不加高压电场的时候, 经典旋风除尘器的除尘效率特性和普通除尘器无差别, 并会随着风速的加大而提高除尘的效率。在施加高压后, 除尘效率会随风速增大而小幅度降低, 在整个风速范围内保持着较高的除尘效率。因此这种具有较高的负荷波动适静电旋风器在对静电旋风除尘器施加一定电压后, 无法充分发挥电场力的作用, 并因为风速的增大。限制了除尘效率的提高。

除尘效率与粉尘入口浓度的关系:一般来说, 粉尘浓度所带来的影响较小, 而在此时当入口浓度增大时, 会提高除尘的效率, 同时因为浓度得到了提高, 就会增加粉尘间接触和碰撞的机会, 然后随着作用加强就会出现粒子的梯度凝并与电场凝的情况, 并且还会使微小粒子凝聚成大粒径粉尘, 捕集变得更加方面, 除尘器的除尘效率也就得到了有效提高。

静电旋风除尘器分级效率的分析:普通的除尘器普及性能和总效率有直接的关系。在粉尘密度一定的条件下, 除尘效率的高低是和颗粒大小的分散度有直接的联系的。粒径大可以增高除尘的效率, 但是单用除尘效率来分析除尘器的分离性能是不够不够全面的。在本次实验过程中, 有效分析了静电旋风器的分级效率则可了解到微细粉尘的捕集能力。在试验中, 对其加电后, 显著提高了分级效率。由此可以看出, 静电旋风除尘器相比普通的除尘器可以普及到细微粉尘。

3 结束语

静电旋风除尘器作为一种新型的除尘设备能够有效提升除尘的效率, 在此同时也不会增加系统的阻力, 是一种具有较高实用价值的工具。并且通过实验我们也可以看出运作的风速越低, 除尘效率就会越好, 在气体符合变动的情况下也能保持较高的除尘效率。且静电旋风除尘器对高、低比电阻粉尘具有良好的适应能力。

参考文献

[1]熊正明, 李济吾, 蔡伟建等.供电方式对电旋风除尘器除尘性能影响的研究[C].中原工学院学报, 2003增刊.2003:62-64.

[2]汪军, 杜晖, 徐开义等.利用高压静电技术改进旋风除尘器性能的研究[J].上海理工大学学报, 2003, 25 (1) :8-12.

[3]王伟文, 王立新, 李建隆等.环流式旋风除尘器的性能[J].天津大学学报, 2004, 37 (03) :207-211.

静电除尘 第10篇

关键词：袋除尘器,煤磨静电除尘器,改造

0 引言

工业生产中普遍采用的高效除尘装置是静电除尘器和袋除尘器。静电除尘器曾经在风量大、温度高、湿度高的工作环境下, 发挥了主导作用[1]。但是随着新的国家排放标准的实施, 以目前的技术, 只能通过增加静电除尘器的电场数量, 延长含尘气流在静电除尘器中的停留时间的方式捕集微细粉尘而达标, 由此, 静电除尘器结构更复杂, 造价更高。

随着成功开发的抗结露和耐高温新型过滤材料、PTEF覆膜滤料的出现, 袋除尘器不仅能适用风量大、温度高、湿度高的工作环境, 而且除尘效果长期稳定, 能满足新的国家排放标准, 因此, 在大多数工业领域, 袋除尘器可以替代静电除尘器[2]。

与静电除尘器相比, 袋除尘器较具有:高过滤效率, 没有CO爆炸危险;多个单元之间可设计成相互独立的, 因此能在线检修维护;烟气中的粉尘荷载容许改变;无需要求烟气的比电阻, 且对烟气无须进行调质处理;对气体流量的波动能很好处理;可以根据工况条件的变化方便地改变过滤材料等优点[3], 因此用袋除尘器改造替代静电除尘器具有很现实的意义。

对老的静电除尘器进行技术改造, 可以有以下3种方法:并联1台新的静电除尘器, 通过减小电场风速提高捕集效率;用1台全新的袋除尘器替代老的静电除尘器;利用原有静电除尘器的箱体, 将静电除尘器改造成袋除尘器。

并联1台新的静电除尘器, 仍然是静电除尘, 要求管理静电除尘器的水平高。设备新的时候, 除尘效率高, 但随着服务时间的延长, 除尘效率会逐渐降低, 确保不了在长期使用后仍然能满足新的国家排放标准, 所以, 只为少数工厂所采用。

用1台全新的袋除尘器替代老的静电除尘器是完全的替换, 改造时, 管路需要重新布置、设备基础需要重新设计施工, 停机时间长, 改造成本高, 所以, 只适用于已接近报废年限的静电除尘器的改造。

利用原有静电除尘器的箱体, 将静电除尘器改造成袋除尘器, 收集粉尘是通过采用过滤元件代替静电除尘器的极板极线而完成, 不破坏原有静电除尘器的单元结构, 停机时间短, 适用于改造还没有达到报废年限的老式静电除尘器, 是目前使用最广泛, 最经济的改造方法。

本文以太原一家企业的煤磨静电除尘器改造的实例, 介绍基于袋除尘器技术的煤磨静电除尘器改造。

1 煤磨静电除尘器的改造要求

用户原静电除尘器型号为CDWM12-600, 集尘面积为12m2, 排放浓度 (标况) 为321 mg/m3远高于国家排放 (标况) 标准的50 mg/m3。用户要求改造后能满足国家污染排放标准, 即≤50mg/m3。

2 煤磨静电除尘器的改造方法

根据用户原静电除尘器的结构和工况条件以及用户的改造要求, 以最大限度地降低改造成本、设备运行成本为原则, 选择替换改造的袋除尘器形式和结构。

由于该厂另有2条生产线采用了高压风机反吹风清灰袋除尘器, 应用效果好, 操作人员有熟练操作和管理的经验, 因此, 对原CDWM12-600的静电除尘器的替换改造采用MDC70-2X5高压风机反吹风清灰袋除尘器, 且根据煤磨含尘气体的工况条件, 选用抗静电滤袋, 防止静电引起的煤粉爆炸。这既能满足改造要求, 又能减少用户备件的库存量、节约成本;减少其对操作人员的培训费用。

改造步骤如下:

(1) 拆除原电除尘器的顶盖以及上面的所有部件;拆除电除尘器内部的阴极、阳极板, 气流分布板等部件;拆除电除尘器的出风喇叭口, 拆除高度为2 500mm;

(2) 安装新增部分:提升阀、净气室、风道、压气系统、进口侧顶封板、反吹风机、滤袋、袋笼, 如图1所示。

(3) 修复防爆阀门, 更换防爆膜片。

(4) 新装1个带温度检测报警控制的PLC控制装置。实现温度异常报警、除尘器自动清卸灰;

(5) 改造原电除尘器的尾部风机。由于袋收尘器的阻力比电除尘器大, 因此原电除尘器的尾部风机压力不足, 为提高尾部风机的压力, 更换尾部风机的电机, 比原电机功率大15k W, 通过提高风机转速使尾部风机的压力提高。

(6) 清理杂物, 保温新增部件, 注意保护保留的原电除尘器的排灰装置和输灰系统。

3 改造后的袋除尘器

图1是改造后的煤磨袋除尘器 (高压风机反吹风清灰袋除尘器MDC70-2X5) 的结构, 表1是其技术参数。

从表1可知:MDC70-2X5的排放浓度为25mg/m3, 低于国家污染排放标准50 mg/m3, 满足企业要求。

高压风机反吹风清灰袋除尘器MDC70-2X5较之原来的煤磨静电除尘器CDWM12-600, 排放浓度降低了92.2%。

4 结论

(1) 利用原有静电除尘器的箱体, 将静电除尘器改造成袋除尘器, 收集粉尘是通过采用过滤元件代替静电除尘器的极板极线而完成, 不破坏原有静电除尘器的单元结构, 停机时间短, 节约了改造成本。

1-提升阀2-净气室3-风道4-压气系统5-进口侧顶封板6-反吹风机7-滤袋8-袋笼

(2) 采用MDC70-2X5高压风机反吹风清灰袋除尘器对煤磨静电除尘器进行改造, 排放浓度为25 mg/m3, 较之原来的煤磨静电除尘器CDWM12-600, 排放浓度降低了92.2%。

参考文献

[1]唐国山.工业电除尘器应用技术[M].北京:化学工业出版社, 2006.

[2]石岚.袋收尘器在水泥窑上的应用[J].中国建材装备, 2000, (4) :3-5.

高压静电除尘火花频域特征判据 第11篇

电除尘器最初是为贵重金属和有用物料的回收而生产使用的,随着我国经济发展过程中环境问题日益严重,国家把环境保护定为基本国策。而环境污染问题在很大程度上取决于环境工程技术,电除尘器由于除尘效率高、能耗低等特点而被广泛应用。

工业电除尘器是采用负极性直流高电压进行电晕放电,电晕放电过程实际上是气体导电过程,当电极之间逐步提高施加电压时,电晕极周围空间的场强首先达到电离的临界值,在这个小范围空间内气体率先电离,这就是电晕放电现象。电压继续升高,电离气体将由非自持放电转化为自持放电,产生大量的正、负离子,并驱向两电极运动。此时分隔两端子的空气或其他电介质材料突然被击穿,发出淡蓝色辉光和轻微的气体爆炸声,这种带有瞬间闪光的短暂放电现象称为火花放电[1]。

火花检测在静电除尘(ESP)中占有十分重要的地位。一旦发生火花漏检,电场内会迅速出现闪络并发展到两极间出现电弧,其对电极产生的电蚀与对电源的冲击易导致系统故障;发生火花误检时,电场电压下降从而造成除尘效率降低。因此,提出一种更加稳定准确的火花检测方法具有十分重要的意义。

1 火花检测方法

图1所示为工业静电除尘的原理示意图[2],输入电压Ui为380 V交流,通过高压整流变压器转换为高压直流向电除尘器供电。SCR1和SCR2为两个反向并联的可控硅,在输入电压Ui的正半周,控制器发送触发脉冲触发SCR1导通,反之触发SCR2导通。所谓二次侧电压,是指高压整流变压器施加于电除尘器电场的脉动直流电压,同理,二次侧电流是高压整流变压器通向电除尘器电场的直流电流。目前,关于火花检测的研究大多围绕这两种信号进行。本文所讨论的二次侧电压信号是通过对阴极分压后获得的,而二次侧电流通过在阳极副边回路的地端串联一个电阻降压获得,这两种信号经整流,滤波,放大和幅度调整后接到控制器的采样端口,控制器按照预设的火花检测算法对二次侧信号进行分析后决定每个电源供电周期应采取的控制策略。

检测二次侧电压的突降是目前较为常用的判据,即将规定时间间隔前后所检测到的二次侧电压之差与预置的火花检测灵敏度相比较,如果这个值大于火花检测灵敏度,则认为有火花放电在电场内部出现,然而当二次侧电压波形中含有尖峰电压干扰时,容易造成火花误检[3,4]。

另一种检测方式是通过检测二次电流的高次谐波来判断负载是否有火花发生,但是在小负载情况下,正常运行时二次侧电流中含有较多的高次谐波,其火花反馈信号往往掩盖在正常运行时的高次谐波中造成漏检[5]。

此外,还可以利用模拟电路来实现火花检测。正常运行时,由于二次侧电压为负,与经过处理后的二次侧电流信号一起通过硬件加法器,二者相互抵消而得到一个水平较低的正信号。当发生火花时,二次电流迅速上升而二次侧电压降至零点附近,从而使得硬件加法器的输出变为一个较高水平的正信号,以此作为火花检测的标准。然而由于反电晕发生时同样表现为电流增大和电压降低,因此易造成火花误检。这种检测方式的精度往往不高,而且负载特性变化对其性能影响较大[6]。

上述的火花识别方法均为对时域信号波形直接进行信号分析以判别火花放电是否发生,与时域分析相比较,频域分析更为简练,剖析问题更为深刻和方便。傅里叶变换是数字信号处理中的基本操作,广泛应用于表述及分析离散时域信号领域。但由于其运算量与变换点数N的平方成正比关系,因此,在N较大时,直接应用DFT算法进行谱变换是不切合实际的。然而,快速傅里叶变换[7]技术的出现使情况发生了根本性的变化,在150 MHz的主频下,TI公司型号为TMS320F28335的DSP利用库文件做128点快速傅里叶变换仅需45 μs,这也使得DSP在一个电源供电周期中引入信号频谱分析来完成实时控制成为可能。

本文引入了快速傅里叶变换对二次侧信号的频率结构进行分析,从而达到火花检测的目的。

2 信号波形时域特征分析

某电厂电除尘器工作状态下的二次侧信号波形如图2所示,首先,导通角不断增大以逼近火花点,二次侧电压和电流不断增大。火花放电发生时刻,二次侧电压突降,二次侧电流发生畸变,控制器检测到火花放电后在下一个电源供电周期中减小导通角以避免发生电弧,之后以一定的速率增大导通角,重新向火花点逼近。

图3为ESP系统的等效放电回路。其中L为回路总电感,R为回路总电阻,C为ESP等效电容,R1为电晕放电等效电阻,R2为火花放电等效电阻,K为理想开关[8]。

当理想开关K在1处闭合时,ESP系统处于电晕放电的工作状态,此时对应的二次侧信号波形如图4所示,在X时刻,控制器发送触发脉冲触发可控硅导通,高压直流电源向ESP等效电容C充电并提供电晕电流给等效电阻R1,二次侧电压V逐渐增大,二次侧电流可用下述方程描述:

${\rm I}=C\frac{\text{d}V}{\text{d}t}+\frac{V}{R{}_1}$。

二次侧电压在Y时刻达到最大值,此时对应的等效电阻R1阻值最小,高压直流电源停止向ESP等效电容C充电。在Y-Z时间段内,ESP等效电容C与高压直流电源一起向等效电阻R1提供电晕电流,二次侧电压逐渐减小。在下一个周期的Z-X时间段内,可控硅未被触发,二次侧电压依靠ESP等效电容C维持并持续减小。

ESP系统发生火花放电时,理想开关K从1处跳开并在2处闭合,火花放电结束后理想开关重新跳回1处闭合,R2是火花放电时形成的火花通道的非线性等效阻抗,理想开关K在2处闭合后,ESP等效电容C开始对R2放电,形成了火花放电的瞬态信号。

3 火花频域特征判据的分析

电除尘器的工作环境决定了二次侧信号通常会受到外界的信号干扰,这些干扰通常会给火花检测造成困难,通过对二次侧信号波形进行快速傅里叶变换后分析信号频率结构,在大大降低了火花检测算法实现的复杂程度的同时,又能有效提高火花检测的准确率。

以下所分析的信号是从某电厂处于工作状态的控制器采样端口上获得的波形,二次侧信号经过幅度调整后均在0～3 V范围内,以满足DSP片内ADC模块模拟输入的要求。所使用的示波器采样频率设置为12.5 kHz,在一个10 ms电源供电周期内等时间间隔获取125个二次侧电压采样数据作为数据分析样本,并在matlab中分别绘制出时域波形图及其幅值谱。

图5中子图(a)和子图(b)分别对应电晕放电和火花放电时的二次侧电压波形,子图(c)和子图(d)分别对应二者经过快速傅里叶变换获得的幅值谱。

对比ESP电晕放电和火花放电的二次侧电压波形发现,火花发电通常发生在Y时刻附近,表现为二次侧电压在火花放电发生后迅速降低至零点。相对应地,在二次侧电压波形的幅值谱中反映为低频段有一个峰值出现,在一个电源供电周期中放电时刻不同会造成峰值频率的差异,本文所分析的波形对应的峰值频率约为200 Hz,该特征可作为判别每个电源供电周期内是否有火花发生的依据。

图6中子图(a)和子图(b)分别对应电晕放电和火花放电时的二次侧电流波形,子图(c)和子图(d)分别对应二者经过快速傅里叶变换获得的幅值谱。

对比ESP电晕放电和火花放电的二次侧电流波形发现,火花放电引起了二次侧电流波形发生畸变。相对应地,在二次侧电流波形的幅值谱中反映为直流分量显著增加,可与上述电压频谱特征一起作为判别每个电源供电周期内是否有火花发生的依据。

与本文第2节中所述的时域特征判据相比,该频域特征判据通过分析二次侧信号的频率结构,以避免高次谐波或尖峰信号等原因造成的火花检测准确率降低。

4 结论

本文提出了一种基于二次侧信号频域特征分析的火花判据,通过对二次侧信号采样值进行快速傅里叶变换,并分析目标幅值谱来判断当前电源供电周期中是否有火花放电发生,以决定在下一个电源供电周期中应采取的控制策略。实验数据分析表明,该判据能有效改善采用二次侧信号时域特征判据时易发生误判和漏判的缺点,对于火花检测方法的改进具有一定的指导意义。

摘要：火花检测在静电除尘中占有十分重要的地位。针对现有基于二次侧信号时域特征分析的火花判据容易产生误判与漏判的问题,提出一种基于快速傅里叶变换的火花检测方法。通过分析二次侧电流及电压采样信号在频域下的特征完成火花的精确识别。经过电场实验验证,频域特征分析法能有效克服现有火花检测判据抗干扰能力不足的缺陷,对于火花检测方法的改进具有一定的指导意义。

关键词：静电除尘,火花检测,快速傅里叶变换

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